基于一种改进型Wilkinson功分器的设计方案

最新更新时间:2014-01-18来源: 电源网关键字:改进型  Wilkinson 手机看文章 扫描二维码
随时随地手机看文章

功分器是无线通信系统中的一种非常重要的微波无源器件,在天线阵馈电系统、功率放大器和无线局域网中都有着广泛的应用。目前应用最多的微波功率分配器多为威尔金森(Wilkinson)形式的功分器,其优点在于设计方法较简单、易于实现,输出端口可以实现较高隔离。近年来,功分器的研究已经越来越成熟,也越来越深入在传统Wilkinson功分器的输出端添加短路枝节的方法实现了宽带功分器;文芦状的多节阻抗变换器Wilkinson功分器结构,显着展宽了功分器的工作带宽;一款平面结构的新型双频功分器;直接多路输出Wilkinson 功分器的计算公式,进一步完善了该功分器的设计指导。然而,当工作频率升高以后,制作器件的实际尺寸将会缩小,由于隔离电阻的存在,使得两个输出支路的电路布局存在限制,尤其在不等功率分配,两个输出端口存在强烈互耦而恶化功分器的整体性能。设计了改良型的Wilkinson功分器,该功分器工作在无线局域网S频段2.4~2.483 5 GHz频率范围内,从而增加了其实用价值。利用ADS 软件进行了仿真设计,并进行了实物加工和测试。

1 功分器设计

对于基本的Wilkinson功分器,其输入/输出端口特性阻抗为Z0,两段分支微带线的电长度均为λg 4 .实现等功分3 dB设计的Wilkinson功分器,基本原理与设计公式在参考文献[7]中已经做了详细介绍,其电路结构示意图如图1所示。然而传统的Wilkinson功分器在工作于频率较高的情况下,电路尺寸将会缩小,电路布局受到限制,并且两输出端口互耦严重进而影响其性能。

为了解决这些问题,本文通过在隔离电阻两侧和两输出支路上引入电长度180°( λ 2)微带传输线,将图1所示的功分器结构改进为图2所示。

改进型Wilkinson电路结构,通过引入λ 2 长度的传输线后,大大提高了电路布局的灵活性。由传输线理论可知,中心频率处隔离电路部分的矩阵A 为:

由矩阵A 可知,两输出支路之间的隔离电路部分仍等效为一个串联电阻,两段λ/2长度传输线的引入,不但没有改变电路的性能,而且增加了两输出端口微带线间的距离,从而减小了相互干扰。

2 仿真及实验结果

根据上述分析和计算,设计了一款用于无线局域网的二等分功分器。中心频率为f0=2.45 GHz,频率范围为2.4~2.483 5 GHz,输入/输出端口阻抗Z0=50 Ω,隔离电阻R=100Ω。选用F4B系列微波介质材料板,相对介电常数为εr=2.65,损耗角正切tan δ=0.001,厚度h=2mm。

利用ADS 仿真软件进行大量的仿真优化,得到最佳的电路尺寸和最终的加工实物如图3 所示。使用AgilentN5230A矢量网络分析仪对加工的功分器进行了实际测量。图4给出了各端口S 参数仿真和实测结果的对比。

由图4 可知,在无线局域网频带2.4~2.483 5 GHz内,实测结果表明输入端口(S11<-20 dB)匹配良好;功率输出起伏很小,S21起伏0.2 dB,中心频率实测S21=-3.87 dB,接近理论值-3.05 dB;输出端口间的隔离高(S23<-25 dB),带内高频端最佳隔离超过30dB。测试结果与仿真结果具有较好的一致性,实测结果略微向高频偏移,带内插损偏高,这可能由于加工和测量误差造成;带外高频端性能恶化可能由于接头和匹配负载精度不高的原因。

3 结语

本文介绍一种改进型Wilkinson微带二等分功分器的设计方案,并给出研制成果。基于传统Wilkinson功分器理论,通过引入λ 2 微带传输线,增加两输出端口间的距离从而提高电路布局的灵活性,进而改善功分器的性能。制作一款用于WLAN 的2.4~2.483 5 GHz频率范围的改进型Wilkinson功分器,实测结果表明该功分器在整个设计频带内具有良好匹配、功分和隔离性能,验证了方案的可行性。

关键字:改进型  Wilkinson 编辑:探路者 引用地址:基于一种改进型Wilkinson功分器的设计方案

上一篇:低气压环境下电子元器件可靠性控制及管理解析
下一篇:一种无APFC的全压低成本开关电源设计方案

推荐阅读最新更新时间:2023-10-12 22:34

用于LED驱动器的改进型CMOS误差放大器的设计
0 引言   现代便携式数码设备离不开显示器,而作为显示器背光源的白光LED(发光二极管)在很多方面(比如使用寿命,能耗)都有着优于传统CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamps,冷阴极荧光灯)数倍甚至数十倍的性能,所以,由它作为显示器背光已成为一种趋势。   由于白光LED的亮度受其驱动电流影响较大,因此设计稳定电流的驱动器一直是一个技术热点,其中的一种方法是采用串联式的连接LED方式,这种方式结构复杂,而且需要电感,因此会产生EMI,且占用芯片面积大,成本高;另一种方式是采用电荷泵提供并联的几路恒定电流,这种方式无需电感,所以不会出现第一种方式的EMI等问题。本文所述的EA就是用于此种电
[家用电子]
用于LED驱动器的<font color='red'>改进型</font>CMOS误差放大器的设计
一种改进型UML在嵌入式系统中的应用
引言   随着计算机技术、网络技术和通信技术的迅速发展,当前的信息社会已从当初传统的个人计算机时代进入了后PC时代;而后PC时代的主要特征就是以嵌入式系统的广泛应用与发展为标志的。   关于嵌入式系统的定义虽然有很多种,不过国内普遍认可的定义是 : 以应用为中心,以计算机技术为基础,软硬件可裁剪,适合应用系统对功能、可靠性、成本、体积和功耗要求的专用计算机系统。   嵌入式系统主要是使用微型的芯片及其固化的软件,嵌入在其他系统中,以达到对其他系统进行智能化或信息化实时控制等目的。   当前,嵌入式系统已在工业控制、航空航天、国防以及信息家电等领域得到广泛的应用,并发挥了重要作用,而且越来越多的领域都迫切需要
[嵌入式]
一种改进型级联H 桥型变流器的调制策略研究
   1 引言   级联H 桥型变流器具有输出波形质量好、du/dt小、电磁干扰小等优点;采用独立直流侧供电,避免了内部环流问题;模块化程度高,维护方便,可靠性高,因此在许多大容量的应用场合得到广泛应用。然而由于受负载波动、整流电路特性以及移相变压器等因素的影响, 各级直流电压不可避免地会与设计值产生大小不同的偏差,此时级联H 桥的输出等效为多个不同幅值PWM 波形的叠加, 因此其谐波特性等指标相应发生变化, 影响了变流器的输出波形质量,并可能加剧du/dt,恶化系统的电磁环境,影响系统的稳定性和可靠性。文献 提出了直流电压不同的级联H 桥拓扑,为级联H 桥的大功率应用提供了另一种思路。因此研究直流电压不同情况下级联H 桥型
[电源管理]
基于改进型全桥电路的非隔离光伏并网逆变器
1.非隔离光伏并网逆变器   1.1光伏并网发电系统   光伏发电对世界能源的贡献逐年增大,这有目共睹。   IEA PVPS的数据显示,2009年该项目成员国共安装光伏容量6.2GW(全球安装约7GW),其中超过95%为并网系统,如图1。      图1光伏发电对世界能源的贡献逐年增加   数据来源:IEA PVPS,International Energy Photovoltaic Power Systems Programme   1.2光伏发电系统   光伏发电系统由光伏电池阵列和并网逆变器组成(如图2)。其中并网逆变器对发电系统的性能和成本起着重要的决定作用。   按照是
[模拟电子]
基于<font color='red'>改进型</font>全桥电路的非隔离光伏并网逆变器
改进型Gysel功率分配/合成器原理设计
本文对Gysel功率分配/合成器进行了改进,目的是提高其隔离度、回波损耗等指标的宽带特性。通过对整个拓扑的改进,新功率分配/合成器的插入损耗、回波损耗、隔离度等指标明显优于Gysel功分器,而且各个微带支节的阻抗值是确定的,非常便于设计。 在微波电路中,功率分配/合成器是非常重要的器件,它广泛应用于馈线系统、混频及功率放大器中。Gysel功率分配/合成器由Ulrich H.Gysel于1975年提出,其拓扑结构介于分支线耦合器结构和威尔金森结构之间,与分支线耦合器一样,其终端负载可以通过一段任意长度,且特性阻抗与负载阻抗相同的传输线引到电路上的任意位置,因而负载可以根据需要外接在电路上,便于大功率负载的使用;同时具有和威尔金
[模拟电子]
<font color='red'>改进型</font>Gysel功率分配/合成器原理设计
一种改进型UML在嵌入式系统中的应用
摘要 在后PC时代,越来越多的领域需要嵌入式系统的支持,传统嵌入式系统的开发手段已不能满足日益增长的复杂性和质量要求;而UML技术在软件领域所取得的巨大成就为嵌入式系统开发带来了希望。因此,如何把基于软件领域的UML作为通用和完善的方法引入到嵌入式系统领域,将成为一个迫切需要考虑和解决的问题。 关键词 后PC 嵌入式系统 UML 软件工程 引言   随着计算机技术、网络技术和通信技术的迅速发展,当前的信息社会已从当初传统的个人计算机时代进入了后PC时代;而后PC时代的主要特征就是以嵌入式系统的广泛应用与发展为标志的。   关于嵌入式系统的定义虽然有很多种,不过国内普遍认可的定义是 : 以应用为中心,以计算机技术为基础,软硬件可
[嵌入式]
改进型哈特莱电路
改进型哈特莱电路:
[模拟电子]
<font color='red'>改进型</font>哈特莱电路
STC12C2052AD单片机控制的改进型调压电路
0 引言 在ZXC10通信 电源 系统中,上位机输出的PWM调制信号的频率为1 kHz,而且系统要求 电源 能根据PWM信号的占空比进行调压。即对电源输出电压在40 Vdc~60 Vdc范围内通过此PWM信号进行线性调节。PWM信号5%占空比对应40±0.5 Vdc,95%的占空比对应60±0.5 Vdc。以前此功能是用带有D/A的单片机来实现.即把PWM调制信号输入单片机,通过单片机来计算PWM信号的占空比,再根据PWM信号的占空比与输出电压的关系,并通过D/A转换来产生用于调节输出电压的偏移量,最后通过此偏移量和电源输出反馈量的共同作用来实现调压。 1 单片机调压系统 通过带有D/A的单片机来实现调压系统的
[模拟电子]
STC12C2052AD单片机控制的<font color='red'>改进型</font>调压电路
小广播
最新电源管理文章
换一换 更多 相关热搜器件
电子工程世界版权所有 京B2-20211791 京ICP备10001474号-1 电信业务审批[2006]字第258号函 京公网安备 11010802033920号 Copyright © 2005-2024 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved